Sir Andrew Fielding Huxley 1917-2012. Tanker ved et dødsfald

Publiceret Juli 2012
2012-3 huxley

Sir Andrew Fielding Huxley. Photography by Liam Woon. Cibachrome print, 1990. 262 mm x 392 mm. National Portrait Gallery, London. http://www.npg.org.uk.

Andrew Huxley blev en af grundlæggerne af den moderne biofysik ved sit bidrag til løsningen af, på hvilket fysisk-kemisk grundlag man skulle forstå excitable vævs, vigtigst nervers og musklers funktion. Han voksede op i et naturvidenskabeligt orienteret hjem i Hampstead i London og blev uddannet i matematik, kemi og fysik i Cambridge. Hans halvbroder var Aldous Huxley, der som forfatter i f.eks. fremtidsvisionen "Brave new world" skabte billedet af en verden, hvor mennesket på grundlag af biologisk manipulation var blevet tilpasset den ham tildelte automatfunktion i samfundet.

Andrew gik mere konkret til værks og valgte at anvende sin fysisk-kemisk-matematiske uddannelse som grundlag for fysiologi som sit forskningsfelt. Det blev muligt, da han 22 år gammel i 1939 blev knyttet til Alan Hodgkin ved Institut for Marin Biologi i Plymouth, og her udviklede de muligheden for at måle det elektriske potentiale i celler med mikroelektroder. Man havde siden Oplysningstiden kendt til elektrisk udløsning af muskelkontraktion og undret sig over visse havdyrs evne til at nedlægge bytte ved elektriske udladninger af betydelig styrke(rokker, maller og elektriske ål). Krigsudbruddet samme år afbrød samarbejdet, og indtil krigsafslutningen arbejdede Huxley for forsvaret med bl.a. analyse og udvikling af brugen af radar for træfsikkerheden af antiluftskyts, et område for anvendt højere matematik.

I 1946 genoptog Huxley samarbejdet med Hodgkin på Trinity College i Cambridge om udforskningen af perifere nervers elektriske potentiale, dets opstart og udbredning med blæksprutten Loligos kæmpenerve som forsøgsobjekt. I deduktiv forskning er udfordringen at forstå forsøgsresultaterne ved at bringe dem i overensstemmelse med kendte lovmæssigheder fra fysik og kemi og denne proces vil ofte kræve meget omfattende matematisk fortolkning. Viser der sig overensstemmelse mellem resultaterne og de givne hypoteser, ved man hvilke fysisk-kemiske love der er i spil, hvis ikke må man fortsætte tolkningn med nye forsøg, eller ultimativt anfægte de love, man forudsatte som grundlæggende. Ved forsøgenes begyndelse byggede man på Bernsteins hypotese om, at det elektriske potentiale over cellemembranen skyldtes selektiv kalium permeabilitet og den skæve koncentrations fordeling af kalium over cellemembranen, som viste sig væsentlig, men utilstrækkelig.

I den grundlæggende forsøgsopstilling benyttede Hodgkin og Huxley den såkaldte voltage clamp, hvor man kan holde spændingsforskellen konstant, og som det umiddelbart kan ses udfra Ohms lov, kan beregne den tredje indgående variabel (f.eks. modstanden), hvis man kan måle den anden(f.eks.strømstyrken). Det første blev at vise, at permeabiliteten, et reciprokt udtryk for modstanden, var afhængig af membranpotentialet, og at permeabiliteterne for Natrium og Kalium var tidsafhængige. I udarbejdelsen af de ligninger, som skulle bruges til på grundlag af utallige forsøg at beregne nervemodellens kvantitative opførsel under en række forhold, der svarede til dem der var brugt ved de aktuelle eksperimenter, byggede man på en række kendte fysiske konstanter som gaskonstanten, Faradays konstant og fysiske love, herunder den omtalte Ohms lov, Nernst ligningen og dens afledte Goldman ligning, det såkaldte Bolzmanns princip, Donnan ligevægte og meget mere.

Det udviklede system af ligninger viste sig at være egnede til at forudsige nervemodellens kvantitative opførsel under forudsætninger, som lignede de eksperimentelle, f.eks. mht. membranpotentialets form, amplitude, tærskelværdi, temperatur afhængighed, udbredningshastighed, refraktær periode osv. Hovedkonklusionen var, at nerveledningen var afhængig af reversible ændringer i Na+ og K+ permeabilitet som følge af ændringer i membranpotentiale. Resultaterne fra modelberegningerne var med andre ord i overensstemmelse med forsøgsresultaterne. Dette epokegørende resultat blev samlet resumeret i en stor artikel i 1952 (1). Denne publikation kan betragtes som den moderne biofysiks begyndelse og arbejdet blev i 1963 belønnet med Nobelprisen.

Biofysikken i Danmark skyldte Huxley og Hodgkin alt, og udviklingen af den matematiske model blev dyrket med en ydmyghed, som var en guddom værdig. En af dem der havde set lyset, Ove Sten-Knudsen blev endog belønnet med det første danske professorat i biofysik derfor, og han underviste som fagets ypperstepræst blandt andre Steen Gammeltoft og mig selv i denne komplekse matematik ved "Kursus i de for medicinen basale videnskaber" i 1970. Professoren var en glimrende pædagog og fremstillede den smukke model klart og forståeligt for forskere med nogen matematisk erfaring, men forblændelsen af den smukke matematiske model har nok været medvirkende til den noget beherskede kreativitet, der kom til at præge dansk biofysik.

Selvom Huxley i sit Nobel-foredrag beskedent udtrykte "that I would not like to leave you with the impression that the particular equations we produced in 1952 are definitive (2)", tog han selv, straks efter publikationen i 1952 (1), konsekvensen af værkets endelige karakter og skiftede til udvikling af interferens mikroskopi i undersøgelsen af tværstribet muskulaturs kontraktion.

Det var året efter, i 1953, at Watson og Crick publicerede deres model for DNA's dobbelthelix struktur, som byggede på en ide og en komplex matematisk tolkning af røntgen krystallografiske billeder af DNA (3). Huxleys død kan give os anledning til - i stille selvransagelse, anerkendelse og et gran af misundelse - at gøre os klart, hvilket niveau af lærdom og kreativitet, der trivedes i datidens naturvidenskabelige miljøer i England.

 

Litteratur

1. Hodgkin, A. & Huxley, A. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. 117: 500-544, 1952.

2. Nobel lectures physiology or medicine 1963-1970. Elsevier 1972.

3. Watson, J.D. & Crick, F.H.C.A. A structure for the Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171: 737-738, 1953.